Адсорбционная очистка газов
Методическое пособие - Химия
Другие методички по предмету Химия
?й, получаемый путем взаимодействия жидкого стекла и серной кислоты. Это минеральный адсорбент, продукт реакции (SiO2 n H2O) dфр = 0,2 7 мм в виде зерен,
?нас = 0,2 7г?см3.
Дешевый сорбент, имеет высокую механическую прочность к истиранию, низкую температуру регенерации (110-120С), применяют для осушки газов и улавливания органических загрязняющих веществ.
Селикагель, полученный в кислой среде и промытый подкисленной водой - обладает мелкими порами. В щелочной среде - крупнопористые.
В зависимости от формы зерна:
? кусковый селикагель (зерна неправильной формы);
? гранулированный (зерна сферической или овальной формы).
Рекомендуемый гранулометрический состав селикагелей для различных способов очистки газов
? для процессов с кипящим слоем - 0,1 0,25 мм
? с движущимся слоем - 0,5 2,0мм
? со стационарным слоем - 2,0 7,0мм
Недостаток - разрушение зерен под воздействием капельной влаги
Алюмогели - Al2O n H2O - активные оксиды алюминия, как и селикагели являются гидрофильными адсорбентами, они обладают развитой структурой, большой поверхностью и приемлемы для осушки газов, улавливания углеводородов и фтора. Они более стойки к действию воды. Они способны поглощать от 4 до 10 % водяных паров от собственной массы.
Цеолиты (с греч. кипящие камни). Все выше рассмотренные адсорбенты имеют нерегулярную структуру, поэтому в их поры могут проникать и удерживаться самые различные по размерам молекулы, т.е. они не обладают избирательной адсорбцией - это их недостаток.
Избирательно адсорбировать одинаковые по размеру молекулы могут адсорбенты со строго регулярной пористой структурой - это природные минералы сидерит, фожазит, эрионит, глабазит, морденит и др. Путем термической обработки их превращают адсорбент, обладающий высокой пористостью, большой поверхностью и одинаковыми размерами пор. Природных цеолитов в природе мало, они загрязнены примесями, поэтому для промышленного применения синтезированы примерно 100 наименований цеолитов.
Наиболее применимы цеолиты марок КА, NaA, СаА, NаХ, СаХ. Первая буква соответствует катиону, компенсирующему заряд решетки (К+, Nа+, Са+), вторая - тип кристаллической решетки.
Цеолиты - уникальные адсорбенты, извлекающие аммиак, SO2, ацетилен, H2S, CO2 и т.д.
Регенерация адсорбентов
Регенерация заключается в удалении из его пор адсорбированного вещества. Эффективность процесса очистки зависит от качества и скорости выделения адсорбированного вещества из адсорбента.
Методы адсорбции:
? термическая (повышение температуры слоя адсорбента до 110 - 130 С - при обычных и 300 - 400 - повышенных температурах);
? вытеснительная десорбция (при 30 - 80С);
? в настоящее время более распространена десорбция с полем острого водяного пара.
Конструкции адсорбционных установок
) Адсорбенты периодического действия с неподвижным (стационарным) слоем поглотителя.
Подача газа сверху - вниз (можно наоборот). При необходимо адсорбент располагают на полках слоями, с кольцевым слоем адсорбента.
Для осуществления непрерывного процесса устанавливают не менее двух аппаратов.
) Первая стадия - адсорбция
) Десорбция - подачу газа прекращают и подают пар. В результате нагрева адсорбента происходит десорбция поглощенных компонентов, которые вместе с паром удаляются из аппарата для разделения
) Сушка адсорбента - прекращают подачу пара и подают горячий воздух
) Охлаждение - подают холодный воздух.
адсорбент газ очистка
Расчет адсорбционных установок
Заключается в определении конструктивных размеров (диаметр, высоту), объема адсорбента, времени защитного действия гидравлического сопротивления и некоторых других величин.
1)Да =
Где VГ - объемный расход пороговой смеси м3?с,
- скорость, отнесенная к свободному сечению аппарата, м ?с.
Для аппаратов с неподвижным слоем = 0,25 0,3 м ?с.
)Объем адсорбента для разовой загрузки в аппарат
Vад =
nу - число единиц переноса;
у - объемный коэффициент масоопереноса, кг ?м3с.
или
ун, ук - начальная и конечная концентрация адсорбтива в парогазовой смеси,
хн, хк - начальная и конечная концентрация адсорбата в твердой фазе, кг ?м3,
х, у - текущие концентрации адсорбата в твердой и адсорбтива в парогазовой фазе, кг ?м3,
хх, ух - равновесные концентрации адсорбата, кг?м3.
Уравнение можно решить методом графического интегрирования. Задавшись рядом значений у строим график в координатах 1?(у - у*) ? у, а затем, измерив площадь криволинейной трапеции находим величину искомого интеграла с учетом масштабов: М1= l1 ?h1 и М2 = l2 ?h2,
l1 - значение ординаты 1?(у - у*),
h1 - значение этой же ординаты в мм,
l2 - значение абсциссы на графике у,
h2 - значение этой же абсциссы в мм.
Для построения графика, используемого для получения числа единиц переноса, необходимо определить значение ух (хх). Для этого требуется построить изотермы адсорбции (линия 2) и рабочей линии процесса (линия 1). Изотерма адсорбции (кривая равновесия0 при t = const служит основной характеристикой процесса а0 = f(p),
а0 - статическая активность,
р - парциальное давление.
Между концентрацией адсорбируемого вещества в газовой фазе и его существует уравнение Клапейрона:
, кг?/p>